[发明专利]一种碳纤维复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，尤其涉及一种碳纤维复合材料制备方法。

背景技术

C/C-SiC复合材料是一种以碳纤维为增强体，以碳、碳化硅为基体的复合材料，作为热结构材料广泛应用于航空航天领域。C/C-SiC复合材料不仅具备C/C复合材料低密度、优异的高温机械性能、高热导率及低热膨胀系数等一系列优良性能，也集成了C/SiC复合材料高比强、抗氧化、抗烧蚀等优点，多应用于制造防热结构、发动机长寿命抗氧化部件、刹车片等。

制备C/C-SiC复合材料常用的方法有化学气相渗透法(CVI)，先驱体转化法(PIP)，“化学气相渗透法先驱体转化法”混合工艺(CVI+PIP)、反应熔体浸渗法(RMI)。先驱体转化法(PIP)又称聚合物浸渍裂解法，是利用有机高分子良好的成型性、流动性、可加工性以及结构可设计性等特点,使先驱体在高温下裂解而转化为无机陶瓷基体的一种工艺方法。采用PIP法制备C/C-SiC复合材料,目前常用聚碳硅烷(PCS)作为陶瓷先驱体。

目前，现有C/C-SiC复合材料制备工艺较复杂，所制备的复合材料性能不稳定，极大的影响了C/C-SiC复合材料使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备方法简单、成本低廉，所制备的碳纤维复合材料具有低密度、优异的高温机械性能、高热导率及低热膨系数的碳纤维复合材料制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种碳纤维复合材料制备方法，包括如下步骤：

将碳纤维预制体在石墨化炉中进行石墨化处理；

并以丙烷为碳源，氮气为载气对预制体进行致密化；

选用低密度的预制体复合材料作为基体；

将基体在PCS先驱体溶液中多次浸渍；

将浸渍之后的基体循环裂解得到碳纤维复合材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述将碳纤维预制体在石墨化炉中进行石墨化处理步骤的具体实现如下：

将体积分数含量为40％～60％的碳纤维预制体在石墨化炉中进行石墨化处理。

进一步，所述并以丙烷为碳源，氮气为载气对预制体进行致密化步骤的具体实现如下：

并以丙烷为碳源，氮气为载气，在900～1200℃温度条件下对预制体进行致密化，并保温10～30min。

进一步，所述将浸渍之后的基体循环裂解得到碳纤维复合材料步骤的具体实现如下：

将浸渍之后的基体在900～1500℃温度条件下循环裂解得到碳纤维复合材料，并保温0.1～0.8h。

本发明的有益效果是：

1.制备方法简单、成本低廉；

2.所制备的碳纤维复合材料具有低密度、优异的高温机械性能、高热导率及低热膨系数。

附图说明

图1为本发明一种碳纤维复合材料制备方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种碳纤维复合材料制备方法，包括如下步骤：

将碳纤维预制体在石墨化炉中进行石墨化处理；

并以丙烷为碳源，氮气为载气对预制体进行致密化；

选用低密度的预制体复合材料作为基体；

将基体在PCS先驱体溶液中多次浸渍；

将浸渍之后的基体循环裂解得到碳纤维复合材料。

实施例1：

将体积分数含量为40％的碳纤维预制体在石墨化炉中进行石墨化处理；并以丙烷为碳源，氮气为载气，在900℃温度条件下对预制体进行致密化，并保温10min；选用低密度的预制体复合材料作为基体；将基体在PCS先驱体溶液中多次浸渍；将浸渍之后的基体在900℃温度条件下循环裂解得到碳纤维复合材料，并保温0.1h得到碳纤维复合材料。

实施例2：

将体积分数含量为50％的碳纤维预制体在石墨化炉中进行石墨化处理；并以丙烷为碳源，氮气为载气，在1100℃温度条件下对预制体进行致密化，并保温20min；选用低密度的预制体复合材料作为基体；将基体在PCS先驱体溶液中多次浸渍；将浸渍之后的基体在1200℃温度条件下循环裂解得到碳纤维复合材料，并保温0.5h得到碳纤维复合材料。

实施例3：